Ali poznate uporabo in tehnike priprave steklenih vlaken?

Z nenehnim napredkom tehnologije imajo ljudje vse večje zahteve glede materialne učinkovitosti.Steklena vlakna, kot pomembna ojačitev iz kompozitnega materiala, se zaradi svojih odličnih lastnosti, kot so visok modul, lahka teža in odpornost na sevanje, široko uporablja-na področjih proizvodnje vrhunske opreme, kot so vesoljska, avtomobilska industrija, gradbeništvo in elektronika. Razumevanje tehnologije priprave in uporabe steklenih vlaken je velikega pomena za spodbujanje razvoja povezanih industrij.

 

1. Surovine iz steklenih vlaken

 

Steklena vlakna so visoko{0}}zmogljiv anorganski nekovinski material, sestavljen predvsem iz SiO2, Al2O3, CaO in MgO, kar predstavlja približno 90 % sestave vlaken. Sestavljen je predvsem iz naravnih mineralnih surovin, kot so pirofilit, kaolin, kremenov pesek, apnenec, dolomit, borokalcit in boromagnezit. Te mineralne surovine se zmeljejo v rudni prah v skladu s specifično formulo, pomešajo s kemičnimi surovinami, kot sta borova kislina in natrijev karbonat, in nato proizvedejo s postopki, kot sta visoko-temperaturno taljenje v rezervoarski peči in vlečenje vlaken.

 

Z vidika sestave stroškov proizvodnje steklenih vlaken predstavljajo pirofilit, kremenov pesek, apnenec in druge mineralne surovine približno 21,7 % stroškov, pri čemer pirofilit predstavlja približno-tretjino, kremenčev pesek in apnenec skupaj prav tako predstavljata določen delež.

 

1.1 Pirofilit

Pirofilit je slojevit aluminosilikatni glineni mineral s kristalno strukturo 2:1 in kemijsko formulo Al2[Si4O10](OH)2. Glavni namen uporabe pirofilita v steklenih vlaknih je uvedba Al2O3 za zamenjavo aluminijevega prahu, zmanjšanje stroškov in izboljšanje mehanske trdnosti steklenih vlaken. Prednosten je srednje{9}}aluminijev pirofilit z masnim deležem Al2O3 16 %-22 %; previsoki ali prenizki masni deleži Al2O3 bistveno vplivajo na proizvodni proces.

 

1.2 Kaolin

Kaolin zagotavlja predvsem SiO2 in Al2O3 v proizvodnji steklenih vlaken. Podjetja iz steklenih vlaken v Evropi in Ameriki kot surovine za steklena vlakna večinoma uporabljajo izbran ali visoko{4}}kakovosten kaolin namesto pirofilita. V moji državi je kaolin večinoma razdeljen na kaolin-serije premoga in kaolin brez-premoga-serije. Trdi kaolin z vsebnostjo SiO2 in Al2O3, ki izpolnjuje zahteve za surovine iz steklenih vlaken, se lahko uporablja kot stabilna in visoko{13}}kakovostna surovina za proizvodnjo steklenih vlaken z zmanjšanjem vsebnosti Fe2O3 in TiO2 s tehnologijami obogatitve, kot sta magnetna separacija in flotacija, ter z znižanjem vrednosti KPK s kalcinacijo.

 

1.3 Kremenčev pesek

Kremenčev pesek, znan tudi kot kremenčev pesek, je v glavnem sestavljen iz silicijevega dioksida in je pomembna surovina za skoraj sto industrijskih izdelkov, vključno s steklom, elektroniko in električnimi napravami. moja država ima bogate vire kremena, vključno z naravnim kristalom, kremenčevim peščenjakom, kvarcitom, kremenom v prahu, žilnim kremenom, naravnim kremenčevim peskom in granitnim pegmatitom.

 

Kremenčev pesek je razširjen v večini provinc in regij, vendar so njegovi viri razpršeni in se večinoma proizvajajo na majhnih in srednje{0}}velikih območjih. Glavna domača območja za proizvodnjo kremenčevega peska vključujejo: Donghai in Xinyi v provinci Jiangsu; Qichun v provinci Hubei; Fengyang in Bengbu v provinci Anhui; Heyuan v provinci Guangdong; Zhundong v provinci Xinjiang; Yinan v provinci Shandong; in Lingshou v provinci Hebei.

 

1.4 Kemične surovine

Glavne kemične surovine, ki se uporabljajo pri proizvodnji steklenih vlaken, vključujejo borovo kislino in natrijev karbonat, ki se uporabljata za pripravo klejev. Pri proizvodnji steklenih vlaken sredstva za lepljenje učinkovito vežejo monofilamente vlaken v filamente in preprečujejo oprijem-filamentov med odvijanjem. Prav tako ščitijo vlakna pred obrabo v različnih fazah izdelave. Odvisno od različnih procesnih zahtev za oblikovane izdelke, klejilci vlaknom dajejo določene posebne lastnosti, kot so sposobnost združevanja, sekljivosti in disperzibilnosti, ter lahko izboljšajo združljivost in oprijem med vlakni in smolno matrico.

 

2. Tehnologija priprave steklenih vlaken

 

2.1 Metoda risanja rezervoarske peči

Metoda vlečenja rezervoarske peči je trenutno glavna metoda za proizvodnjo steklenih vlaken. Ta metoda stopi steklene surovine v staljeno steklo v visoko{1}}temperaturni peči, nato pa staljeno steklo povleče v tanke filamente skozi porozno perforirano ploščo. Metoda vlečenja v rezervoarski peči ima prednosti, kot so visoka proizvodna učinkovitost, stabilna kakovost izdelkov in nizki stroški, in je glavna tehnologija priprave steklenih vlaken v moji državi.

2.1.1 Priprava surovin

Glavne surovine za steklena vlakna vključujejo pirofilit, redke zemeljske elemente, kremenčev pesek, apnenec, dolomit, borokalcit in boromagnezit. Te surovine zahtevajo strogo preverjanje in obdelavo, da se zagotovi njihova čistost in kakovost.

2.1.2 Postopek taljenja

Surovine se zmešajo v določenem razmerju in nato dodajo v peč za taljenje. Temperatura peči je običajno med 1500 in 1600 stopinjami. Med postopkom taljenja je potrebno nenehno mešanje, da se zagotovi enakomernost staljenega stekla.

2.1.3 Postopek vlečenja vlaken

Postopek vlečenja vlaken je ključni korak v proizvodnji steklenih vlaken, ki neposredno vpliva na fizikalne lastnosti, mehanske lastnosti in proizvodno učinkovitost končnega vlakna. Ko staljeno steklo priteče iz peči, se vleče v fine filamente skozi perforirano šablono. Odprtina in število lukenj v šabloni se izbereta glede na zahtevani premer in izpust steklenih vlaken. Temperaturo, hitrost in druge parametre je treba skrbno nadzorovati med postopkom vlečenja vlaken, da se zagotovi kakovost steklenih vlaken. Največji vpliv na dolžino steklenih vlaken ima hitrost vrtenja med predelavo, sledita masni delež brozge in čas obdelave, pri čemer sta njuna vpliva relativno blizu.

2.1.4 Postopek zvijanja

Postopek zvijanja pri proizvodnji steklenih vlaken neposredno vpliva na mehanske lastnosti in stabilnost postopka končnega izdelka iz vlaken. Surovi filament, potem ko ga obdela začetni sukalnik, mora doseči nizko-značilnost zvijanja v eni sami niti, da se olajšajo kasnejši procesi tkanja. Zato je potreben natančen nadzor začetnih parametrov sukalnika, vključno z zasukom, napetostjo in hitrostjo navijanja, da se zagotovi, da ima pridobljena končna preja zahtevane značilnosti nizkega{3}}sukanja.

2.2 Metoda risanja v lončku

Metoda vlečenja v lončku je tradicionalna metoda za pripravo steklenih vlaken. Ta metoda vključuje namestitev steklene surovine v lonček, njeno taljenje v staljeno steklo pri visoki temperaturi in nato ročno ali mehansko vlečenje staljenega stekla v fine filamente. Metoda vlečenja v lončku ima prednosti, kot sta enostavna oprema in nizka naložba, vendar sta zaradi nizke proizvodne učinkovitosti in nestabilne kakovosti izdelka veliki-proizvajalci steklenih vlaken večinoma opustili.

2.2.1 Priprava surovin

Podobno kot pri metodi vlečenja v rezervoarski peči, tudi surovine za metodo vlečenja v lončku zahtevajo strogo preverjanje in obdelavo. Pirofilit, kremenčev pesek, apnenec, borosilikat, natrijev pepel in druge mineralne surovine je treba zmešati v določenem razmerju za pripravo serije.

2.2.2 Postopek taljenja

Zgornje surovine se dajo v lonček in stopijo v visoko{0}}temperaturni peči. Med taljenjem je potrebno stalno mešanje, da preprečimo ločevanje staljenega stekla.

2.2.3 Postopek risanja

Postopek risanja se lahko izvede ročno ali strojno. Mehansko vlečeno staljeno steklo se vleče iz spodnjega perforatorja in tvori kapljice. Te kapljice se usmerijo navzdol, pustijo, da se strdijo, nato pa jih združijo in navijejo na enakomerno vrteč se navijalni boben, da dobimo snope vlaken. Hitrost vrtenja bobna za navijanje določa premer steklenih vlaken; če uporabimo perforator z eno-luknjo, lahko pridobimo monofilamentna vlakna. Med postopkom vlečenja je treba skrbno nadzorovati temperaturo, hitrost in druge parametre, da se zagotovi kakovost steklenih vlaken.

3. Značilnosti steklenih vlaken

3.1 Visoka trdnost

Steklena vlakna imajo trdnost, ki daleč presega trdnost navadnega stekla, natezna trdnost pa presega 1000 MPa. Je odličen strukturni material, ki prekaša številne kovine. To omogoča, da steklena vlakna prenesejo večje obremenitve v ojačanih kompozitnih materialih, kar izboljša trdnost in togost. Na primer, v avtomobilski proizvodnji lahko plastika, ojačana s steklenimi vlakni, nadomesti nekatere kovinske dele, zmanjša težo vozila in hkrati ohrani strukturno trdnost.

3.2 Odpornost proti koroziji

Steklena vlakna imajo odlično odpornost proti koroziji, kar omogoča dolgoročno-uporabo v težkih okoljih, kot so kisline, alkalije in soli. To mu omogoča stabilno delovanje tudi v težkih pogojih, kar podaljšuje življenjsko dobo izdelka. Na kemijskem in okoljskem področju lahko izdelki iz steklenih vlaken, kot so cevi in ​​rezervoarji za shranjevanje, prenesejo različne korozivne medije, kar zagotavlja varnost in stabilnost proizvodnih procesov.

3.3 Dobra izolacija

Steklena vlakna so odličen izolacijski material z visoko upornostjo in dielektrično trdnostjo. Zaradi tega se široko uporablja na električnih in elektronskih področjih, na primer pri izdelavi izolacijskih plasti za žice in kable ter kot material za kapsulacijo elektronskih komponent. 3.4 Toplotna odpornost: steklena vlakna imajo visoko toplotno odpornost in ohranjajo stabilno delovanje v določenem temperaturnem območju. Na splošno lahko njegova dolgoročna-delovna temperatura doseže 200-300 stopinj, kratkoročna delovna temperatura pa je lahko celo višja.

V okoljih z visoko-temperaturo, kot so letalski-motorji in industrijske peči, lahko kompoziti, ojačani s steklenimi vlakni, nadomestijo nekatere kovinske materiale in izpolnjujejo zahteve delovnih pogojev pri visokih-temperaturah.

3.5 Lahek

Steklena vlakna imajo nizko gostoto, približno 2,5-2,7 g/cm³, veliko lažja od jekla. Zaradi tega so steklena vlakna lažja pri enaki prostornini, kar pomaga zmanjšati težo izdelka ter izboljša prenosljivost in učinkovitost transporta.

Na primer, na letalskem in vesoljskem področju lahko uporaba kompozitov, ojačenih s steklenimi vlakni, znatno zmanjša težo letala, izboljša učinkovitost porabe goriva in poveča učinkovitost letenja.